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varie tipologie di paste saldanti (1 in linea) (1) Ospite
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Discussione: varie tipologie di paste saldanti
#8348
varie tipologie di paste saldanti 7 anni, 11 mesi fa Karma: 22  
non sapevo bene dove mettere questa discussione e visto che comunque sia il passaggio a lead free è obbligatorio ho pensato bene di inserirla in questa sezione.

bene, oggi pensavo ad una cosa legata alle varie tipologie di pasta perchè come si sa ce ne sono diverse a seconda dei metalli (e non) che la compongono.
esiste da qualche parte una classificazione delle paste saldanti in merito ai metalli che la compongono e le reazioni in fase di reflow?
egoecho (Utente)
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#8350
Re:varie tipologie di paste saldanti 7 anni, 11 mesi fa Karma: 52  
Dunque...consultiamo l'enciclopedia...cioè me stesso

LEGA --- INTERVALLO DI FUSIONE (°C)

Sn63 Pb37 --- 183 eutettica
Sn60 Pb40 --- 183 - 190
Sn62 Pb36 Ag2 --- 179 - 190

Sn95.4 Ag3.7 Cu0.9 --- 217 eutettica
Sn96.5 Ag3 Cu0.5 --- 217 - 221
Sn95.5 Ag4 Cu0.5 --- 217 - 225
Sn95.5 Ag3.8 Cu0.7 --- 217 - 221
Sn98.5 Ag1 Cu0.5 --- 217 - 227
Sn100 (Sn99.3 Cu0.7 ni/Ge --- 227 - 232
Sn43 Bi57 --- 139 eutettica
Sn Bi40 Cu0.1 --- 138 - 170

Queste sono quasi tutte le leghe.

CLASSIFICAZIONE PASTE SALDANTI (per dimensione delle sferette)

Classe 3: 25 - 45 um
Classe 4: 20 - 38 um
Classe 5: 15 - 25 um

CONTENUTO DI UNA PASTA SALDANTE:

- Metallo (Leghe, vedi sopra)
- Attivatori
- Resina
- Solventi
- Agenti Reologici

Per quanto riguarda invece le ditte produttrici...beh, qui ti puoi sbizzarrire:

le giapponesi: KOKI e SENJU
tedesca: HERAEUS
olandese: KOBAR
americane: KESTER, AIM, ALPHA METAL, INDIUM
inglese: MULTICORE

F77
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Ultima modifica: 17/11/2010 16:38 Da F77.
 
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#8353
Re:varie tipologie di paste saldanti 7 anni, 11 mesi fa Karma: 22  
fantastico! ti dovrò pagare da bere per 4 giri di fila!

ora tornando a noi o meglio a quello a cui avevo pensato (che forse si fa già) mi chiedevo proprio se ci fossero delle leghe con una temperatura di fusione più bassa per facilitare una doppia refusione.

per esempio:

saldo il primo lato con il solito tipo di pasta SAC mentre il secondo lato lo potrei saldare con un tipo di pasta stagno-bismuto con una temperatura di refusione ancor più bassa del primo lato senza così aver problemi sul lato già saldato e con un profilo termico sicuramente meno aggressivo per certi componenti?
egoecho (Utente)
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#8355
Re:varie tipologie di paste saldanti 7 anni, 11 mesi fa Karma: 290  
Oltre a quanto F77 ha dettagliatamente indicato............

per facilitare l'individuazione delle varie leghe disponibili sul mercato dell' electronic soldering, esistono le solite Standard siano esse IEC, ISO, IPC, ecc.

Se ad esempio prendiamo la IPC/J-STD-006 , troviamo l'elenco delle leghe disponnibili, ecco il titolo:

Requirements for Electronic Grade Solder Alloys and Fluxed and Non-Fluxed Solid Solders for Electronic Soldering ApplicationsIn pratica tutte quelle leghe, relative % di metalli e punti di fusione. Che poi verranno impiegate per realizzare Paste Saldanti, Fili con anima o senza, Lingotti, ecc.

Se poi vuoi studiarti bene in dettaglio come sono impiegate le leghe per realizzare le Paste Saldanti, la tipologia di flussanti usati, la granulometria delle sferette, i tests, ecc, allora prendi in considerazione un'altra importante Standard quale la IPC/J-STD-004 titolo: Requirement for Soldering Pasta


In merito alla tua pensata, di adottare due leghe con punti diversi di fusione, è una tecnica teoricamente possibile ma sconsigliata da tutti gli assemblatori occidentali ed orientali. Inoltre, usare leghe di diversa natura sul medesimo PCB, si rischiano effetti "galvanici" cioè differenti potenziali elettrici tra i due metalli. Differenza di ptenziale che in particolari condizioni ambientali potrebbero dare origine a fenomeni di corrosione o di migrazione elettrochimica....


............................MdL
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#8357
Re:varie tipologie di paste saldanti 7 anni, 11 mesi fa Karma: 22  
ok, non per mettere in dubbio la tua parola mdl eh, ma mi sono fatto pure una piccola ricerca sugli effetti galvanici (corrosione) tra due leghe o coppie, differenti e via...sembra non ci sia nulla da fare a meno che non si "scopra" un qualcosa che metta in pari il livello energetico di Fermi di due metalli (o leghe) differenti, ma so che è fantascienza.

più che altro questo mi ha messo in mente un'altra cosa, cioè che a questo punto quando si effettua un passaggio ad un tipo di basta questo deve avvenire nello stesso momento e per tutti i tipi di stagno (che siano nei rocchetti o in una saldatrice ad onda) nella medesima costituzione della lega stagnante...
egoecho (Utente)
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#8359
Re:varie tipologie di paste saldanti 7 anni, 11 mesi fa Karma: 22  
[b]MdL ha scritto:


In merito alla tua pensata, di adottare due leghe con punti diversi di fusione, è una tecnica teoricamente possibile ma sconsigliata da tutti gli assemblatori occidentali ed orientali. Inoltre, usare leghe di diversa natura sul medesimo PCB, si rischiano effetti "galvanici" cioè differenti potenziali elettrici tra i due metalli. Differenza di ptenziale che in particolari condizioni ambientali potrebbero dare origine a fenomeni di corrosione o di migrazione elettrochimica....


............................MdL[/quote]

Il meccanismo della corrosione galvanica o corrosione elettrochimica si produce secondo un processo ad umido e si innesca quando due materiali avente un diverso valore di nobiltà (oppure due parti dello stesso materiale esposte a condizioni differenti), vengono posti a diretto contatto (accoppiamento galvanico), in presenza di un terzo elemento (elettrolita).
Si viene a formare una cella galvanica in cortocircuito (detta macrocoppia) nella quale gli elettrodi sono costituiti dai due materiali accoppiati.
Si genera un flusso di elettroni dal materiale meno nobile (avente potenziale minore), denominato anodo (o polo negativo) che si ossida, verso quello più nobile avente potenziale maggiore, denominato catodo (o polo positivo), che si riduce.
Le reazioni che avvengono durante il processo di corrosione sono tutte redox (dall'inglese reduction e oxidation).
Per convenzione, il verso della corrente elettrica è assunto opposto al flusso degli elettroni, per cui si ha circolazione di una corrente continua di intensità i dalla zona catodica a quella anodica; la stessa corrente circola in verso opposto nell'elettrolita, trasportata dagli ioni disciolti.

I metalli meno nobili (per esempio zinco, ferro, nichel) presentano una maggiore tendenza a corrodersi rispetto ai metalli più nobili (per esempio rame, argento, acciaio inossidabile), per cui mettendo a contatto un metallo meno nobile e un metallo più nobile sarà il metallo meno nobile a corrodersi, mentre (fungendo da anodo), mentre il metallo più nobile rimarrà intatto.

I concetti che stanno alla base della corrosione per contatto galvanico di metalli possono essere estesi anche agli accoppiamenti di metalli e leghe con materiali da loro differenti, quali ossidi e solfuri, purché dotati di conducibilità elettronica (per esempio magnetite, solfuri di rame e ferro, grafite).

L'entità della corrosione dipende:

* dalla differenza di potenziale che si crea tra i due elementi, che è tanto più grande quanto più distanti sono gli elementi stessi nella scala dei potenziali standard (o scala galvanica);
* dalla quantità di ossigeno presente nell'ambiente;
* dal rapporto tra la superficie complessiva dei due metalli e quella del metallo meno nobile.

La nobiltà relativa dei diversi materiali metallici tiene conto di fattori cinetici, per cui non corrisponde ai valori termodinamici riportati nella serie elettrochimica dei potenziali di equilibrio di ossidoriduzione per le reazioni di ionizzazione dei vari metalli.
È necessario, infatti, conoscere anche i valori dei potenziali che i diversi materiali assumono una volta immersi in ambienti aggressivi "reali", stabilendo in questo modo delle serie galvaniche "pratiche", relative al comportamento dei vari materiali metallici qualora vengano accoppiati nei differenti ambienti in esame.
La nobiltà di un materiale metallico può infatti variare in un ampio intervallo di potenziale in dipendenza delle condizioni sia dell’ambiente (composizione, valore di pH, temperatura, presenza o assenza di condizioni di scambio termico, agitazione) che del materiale metallico (passività a seguito della presenza di film superficiali protettivi o attività quando la superficie metallica è direttamente a contatto con il mezzo aggressivo)

La realizzazione di accoppiamenti di materiali prossimi tra loro nelle serie galvaniche è quindi considerata favorevole, risultando questi materiali tra loro "galvanicamente compatibili", mentre è da evitare l’impiego di materiali tra loro lontani nella serie galvanica d’interesse.


tutto questo preso da wikipedia.
quel che dico è che secondo me la cosa andrebbe approfondita, non tanto per scoprire la soluzione ma solamente per capirne l'entità, perchè proprio in merito ad un sogno fatto stanotte (lo so sono fissato) mi son svegliato con un pensiero "ma allora pure tra le normali saldature e la pista ramata si dovrebbero formare dei problemi e corrosioni galvaniche".
ciò non si verifica e peno per due motivi.
- o per il semplice fatto che tali reazioni avvengono in determinate condizioni con un agente con funzione d'elettrolita(umidità, acqua, determinate temperature) ma che sono comunque sia dannose per qualsiasi elettronica
-per il fatto che il rame (le piste) e lo stagno si susseguono nelle serie galvaniche avendo così una differenza di potenziale minima .
-o anche solo per il fatto che per ridurre sicuramente la corrosione basta ricoprire le le saldature con un "film" che protettivo che può esser semplcemente la laccatura delle schede elettroniche.


non so se ne sto facendo io un caso inutile, visto che altre grandi case ed aziende penso abbiano fatto i loro studi, in tal caso mi piacerebbe capire il perchè allora e nello specifico ciò che accade.
egoecho (Utente)
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Ultima modifica: 18/11/2010 13:02 Da egoecho.
 
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#8360
Re:varie tipologie di paste saldanti 7 anni, 11 mesi fa Karma: 52  
Ego, la tua obbizione è corretta, però ci stiamo addentrando in un percorso molto complicato, sia dal punto di
vista chimico che fisico. Direi che, migrazione a parte, sarei in linea di massima d'accordo anch'io con MdL sul
fatto che possano nascere piccoli potenziali parassiti. Una cosa è certa, nella maggior parte dei casi è molto
probabile che questi potenziali parassiti non vengano nemmeno "sentiti" dalla scheda elettronica..ma in presenza
di schede un attimino complicate con tolleranze molto strette, potrebbero verificarsi degli "sfarfallamenti". In linea
di massima, Ego, la conduzione elettrica nel circuito avviene sempre nel rame..pensa che le piste sono fatte di
rame cosi come i pin della maggior parte dei componenti (rivestiti, ok). Le giunture vengono "brasate" con un
materiale d'apporto (appunto , la lega saldante). E' un discorso un pò semplicistico ma forse anche efficace.
Brasature diverse, con materiali diversi potrebbero causare qualche piccolo potenziale parassita soprattutto in
certe temperature un pò più altine..mi viene in mente l'effetto Seebeck che dice che due metalli diversi, sottoposti
ad un gradiente di temperatura (potremmo pensare alla nostra scheda che si scalda), se uniti fra loro, formano
delle differenze di potenziale. Usando sempre la stessa lega formiamo una catena Rame-Lega-Rame-Lega-Rame-Lega..
e forse possiamo pensare che i potenziali si compensino fra loro...però nel caso in cui la Lega sia sempre la stessa.
Se invece avviene: Rame-Lega1-Rame-Lega2-Rame-Lega2-Rame-Lega1 è possibile che la simmetria si rompa e
non si sa cosa succeda. Tutto ciò può sembrare forse una elucubrazione...e forse lo è ma direi che forse,
se possiamo, è sempre meglio usare la stessa lega per tutta la superficie della scheda, sia top che bottom..perchè....
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F77
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Ultima modifica: 18/11/2010 13:34 Da F77.
 
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#8361
Re:varie tipologie di paste saldanti 7 anni, 11 mesi fa Karma: 70  
ego stai mettendo insieme troppe cose, pensando che in qualche modo siano similari e dunque soggette alla stessa regola.

in realta' non e' cosi. Se partiamo dalla galvanica, l' effetto migrazione degli elettroni dall'elemento meno nobile o riducente all' elemento piu nobile o acquisitore non e' infinito. Questo cessa o per mancanza del donatore, o perche' non ce' piu superficie da rivestire. Quando tutta la superficie dell'elemento acquisitore e' ricoperta dagli atomi dell' elemento riducente, la migrazione cessa perche' non ce' piu d.d.p.

Questo e' il processo in sintesi definito electroless, ossia, senza applicazione di un generatore esterno di d.d.p. (differenza di potenziale). in questo processo autolimitante, lo spessore e' finito.

Diverso invece il processo di plating con generatore esterno di potenziale.

Parliamo ora di un giunto tra diversi metalli. Prima si parlava di una cella galvanica: 2 elementi posti in un ambiente semicnduttivo chiamato elettrolita.

Ora invece si parla di 2 metalli a diretto contatto tra loro, non esiste l' elettrolita e percio' non si puo chiamare cella galvanica.

La d.d.p., tra gli elementi a stretto contatto tra loro, insieme ad altre motivazioni che vengono catalogate sotto il cappello definito "affinita' elettrochimica" , sono quelle che poi danno origine alla diffusione tra metalli allo stato solido. (cerca se vuoi approfondire l'argomento molto interessante).
Ma anche quella sopra di definizione non si puo applicare ad un giunto di saldatura. Un giunto non e'un accostamento metallico.

Ti ricordi come l' ho definito? E' l' unione monolitica tra elementi metallici. Se tu dovessi fare una TAC ad un giunto non troveresti un passaggio netto tra un metallo e l'altro in coincidenza del giunto, bensi', troveresti dei composti inter-metallici.
Questi composti sono formazione dagli stessi elementi metallici presenti, in proporzioni diverse, indissolubili, cioe' non si possono piu separare gli elementi principali, una volta che il composto e' formato.

I composti intermetallici in un giunto di saldatura non sono tutti uguali. Piu ti sposti veso il rame piu' il composto presenta un contenuto di atomi di rame maggiore (Cu6Sn5) piu ti sposti verso la lega del giunto , meno rame cé' , e dunque il composto intermetallico e' del tipo CuSn3.

Questi composti fungono da barriera a questa piccolissima corrente, un po come la barriera di contatto in un giunto PN. La stessa cosa.

Qui te ne ho riportati di 2 tipi pensando ad una saldatura su rame, ma di composti ne puoi avere molti altri in un giunto, se consideri la rifinitura del pcb, il tipo di lega, e la rifinitura dei componenti.

Parlando dell'ultima cosa... il conformal coating.

il rivestimento isolante applicato su uina scheda serve ad evitare che si crei una cella galvanica tra due piste adiacenti percorse da corrente e soggete dunque ad una differnza di potenziale, durante il funzionamento della scheda.

Prova a pensare ad un circuito elettronico utilizzato in cucina, o in bagno per esempio (senza andare troppo distante) l'ambiente umido, salino, leggermente acido o basico, sarebbe sufficiente a fungere da elettrolita con il risultato che la migrazione di elettroni tra le piste o tra i piedini saldati di un QFP comincia a prendere piede. E tra un po di tempo la scheda smette di funzionare per la presenza di micro corto circuiti.

Spero di averti chiarito alcune cose.
i_p (Utente)
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Ultima modifica: 18/11/2010 20:11 Da i_p.
 
grave errore teorizzare prima di avere dati certi. Si finisce per distorcere i fatti per adattarli alle teorie invece che adattare le teorie ai fatti.
(Arthur Conan Doyle)
 
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#8363
Re:varie tipologie di paste saldanti 7 anni, 11 mesi fa Karma: 22  
figlio di operaio son cresciuto con la frase "gli ingegneri son bravi solo a fare i calcoli ma nella pratica sanno ben poco", ora con questo non voglio offendere nessuna categoria sia ben chiaro è solo un altro modo per dire che per me la cosa sarebbe da provare.

qualcuno qui ha mai avuto a che fare sul proprio campo con questo tipo di argomento?
gli standard fanno qualche accenno alla questione?

sono ben conscio del fatto che la natura non si cambia, è così e basta, ma sono pure conscio del fatto che per me la natura la si deve conoscere sotto ogni aspetto (e so di non conoscerla sotto ogni aspetto).

il tuo esempio i_p ci sta ma secondo me bisogna pure valutare il tipo di produzione che si va a fare, cioè per quali tipologie ambientali si va a produrre un pezzo.
nel campo militare (ma non solo) per esempio, dove si richiede un tipo di elettronica elevata, si fa largo uso dell'oro come materiale conduttore.ora non tutta l'elettronica militare è basata su connessioni ed interconnessioni in oro, e valutando che le apparecchiature, strumentazioni, mezzi militari devono avere anche una sorta di certificazioni per condizioni ambientali ben più stressanti di altre, quindi in linea teorica in questo settore si dovrebbero verificare problematiche di questo tipo.
egoecho (Utente)
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#8364
Re:varie tipologie di paste saldanti 7 anni, 11 mesi fa Karma: 52  
Ego, tieni però presente una cosa...le cosiddette "prove" o conferme in campo, si hanno quando ormai ci sono
già stati i guai e non si può tornare indietro, in poche parole, quando il cliente è già incazzato!
Quindi, mi sa che è meglio seguire le linee guida della teoria illustrataci sapientemente da i_p per non
addentrarci in terreni pericolosi che potrebbero causare guai proprio alle nostre schede.
F77
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